JP5553710B2 - 記録装置及び記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、印字ヘッドの動作を制御して印字する記録装置及び記録方法に関する。特にインクジェット方式の記録装置および記録方法に関する。

インクジェットプリンタに代表される印刷装置においては、高画質化は高印字速度化とともにその性能を左右する大きなポイントである。高画質を実現するためには、印字ヘッドから吐出する液滴を、決められた用紙上の位置に精度良く、均一に着弾させることが必要となる。

しかし、印字ヘッドのノズルごとの製造ばらつきによって、各ノズルの吐出量や、吐出方向、ノズル位置のずれなどにより、印刷ドット位置がずれ、精度よく目標の位置にインクが着弾しないという問題があった。

例えば特開２０００−３２６４９７号公報には、印刷されるドットサイズを周期的あるいはランダムに変えることにより印刷ドット位置ずれによる印刷画像の印刷ムラを目立ちにくくする技術が開示されている。

特開２０００−３２６４９７号公報

特開２０００−３２６４９７号公報の技術は、ヘッドのノズルの製造時に起因するノズルのばらつきによって生じる吐出不良を、印刷されるドットサイズを周期的あるいはランダムに変えることにより印刷画像の印刷ムラを目立ちにくくしている。さらに、ヘッド位置を固定して用紙を搬送しながら印字するライン式のインクジェット印刷装置を例に説明がされている。また、ヘッドを移動させるシリアル型のインクジェット印刷装置においても効果があるとも述べられている。

しかし、シリアル型のインクジェット印刷装置では、ヘッドをキャリッジに固定し、用紙の搬送方向に交差する方向にキャリッジを移動させながら、ヘッドのノズルからインクを用紙に吐出して画像を形成する。形成されるドットは、ヘッドのノズルの製造ばらつきによる位置ずれやサイズ違いの不具合のほか、キャリッジの移動に起因する課題を有する。

キャリッジは直線状に往復移動する。キャリッジは、キャリッジに取り付けられた複数のベアリングでレールに支持される。これらの部材は少なからずばね性を有しており、また偏芯やガタつきもあることから、振動の原因となってしまう。

キャリッジが振動すると、これに固定されているヘッドも同様に振動してしまう。ヘッドの液滴の吐出動作に関しては、この振動が悪影響を及ぼすことが知られている。これは、吐出動作に大きな影響を与えるメニスカス面の振動が影響を受けてしまうこと、ヘッド内に一定量のインクを確保している共通インク室やアクチュエータ内のインクが揺れてしまうことなどが原因である。具体的には、液滴の飛翔速度や液滴のサイズ、サテライトと呼ばれる主液滴に後続して吐出される副液滴の発生状況が変わってしまうことなどが不具合として現れる。

図５（ａ）は、全く振動のない状態での印字結果を示した概略図である。振動による、液滴の飛翔速度や液滴のサイズがなければ、比較的各ドットは均一であり、結果的に印字画質としては良好であると言える。

一方で、図５（ｂ）は、キャリッジの振動の影響を受けた場合の印字結果の一例を示した概略図である。この場合は、振動によって周期的に、液滴の飛翔速度や液滴のサイズが変わってしまっている。液滴の飛翔速度が遅くなると液滴のサイズも小さくなるため、各ドットの間に隙間が生じ、白筋が現れてしまう。一方で液滴の飛翔速度が速くなると液滴のサイズも大きくなるため、各ドットの重なりが大きくなり、黒筋が現れてしまう。単体で比較したときに、これらのドットの差は小さくても、連続して吐出した場合には、ドット間のつながりの有無によってそれらの差を強調してしまい、人間の目には周期的な縞模様として視認されてしまうことが多い。これらの印字不良は、印字結果として致命的な欠陥とも言える。

このような振動を軽減するには、キャリッジの移動速度を遅くすることが考えられる。しかしこれでは、印字速度が低下してしまうため、ユーザーの生産性を落とすことになってしまう。これは、プリンタの性能を落とすことを意味する。また、キャリッジ機構を構成する各種部材の加工精度を上げることも振動軽減のための対策として有効である。しかしこの場合、部品コストの増大を招いてしまう可能性がある。

また、多くの機構部品を組み合わせて構成されるインクジェットプリンタでは、機構部品のわずかな加工精度の悪化やプリンタ全体のわずかなゆがみが累積して、着弾精度悪化の原因となっている。これらの改善を機構部品だけで行おうとすると、膨大なコストアップにつながる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、印刷装置におけるキャリッジの振動に起因する縞模様に代表される印字不良を目立たなくすることができる印字ヘッド駆動制御装置、印字ヘッド駆動制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、印字ヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置において、前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位を検出する変位検出手段と、前記印字ヘッドの駆動波形の基準波形と前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位悪化の位置とを記憶する記憶手段と、前記印字ヘッドの位置を検出する位置検出手段と、前記印字ヘッドの前記距離の変位に関わらず一定の特性の液滴を吐出させることができる補正値を発生させる波形補正値発生手段と、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でない場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、前記基準波形に基づいて前記駆動波形を生成し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置である場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、前記基準波形と前記補正値に基づいて前記駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、を有し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でない場合は、前記駆動波形生成手段により生成された一定の前記駆動波形により前記印字ヘッドを駆動し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置である場合は、前記駆動波形生成手段により生成された補正後の前記駆動波形により前記印字ヘッドを駆動し、前記変位検出手段は、前記印字ヘッドの振動状態を検知する振動検知手段であり、前記印字ヘッドから前記記録媒体までの前記距離の変位悪化の位置は前記印字ヘッドの振動状態悪化の位置であることを特徴とする。

本発明の記録方法は、印字ヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置の記録方法において、前記印字ヘッドの駆動波形の基準波形と前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位悪化の位置とを記憶手段に記憶する工程と、前記印字ヘッドの位置を位置検出手段により検出する工程と、補正値発生手段により補正値を発生する工程と、を有する記録装置の記録方法であって、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でないか前記距離の変位悪化の位置であるかを判断する工程と、前記判断する工程によって、前記距離の変位悪化の位置でないと判断された場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、読み出した前記基準波形に基づいて前記駆動波形を生成する第１駆動波形生成工程と、前記判断する工程によって、前記距離の変位悪化の位置であると判断された場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、読み出した前記基準波形と前記補正値に基づいて前記駆動波形を生成する第２駆動波形生成工程と、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でない場合は、前記第１駆動波形生成工程により生成された一定の前記駆動波形を用い、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置である場合は、前記第２駆動波形生成工程により生成された補正後の前記駆動波形を用い、前記印字ヘッドを駆動する工程と、を有し、前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位悪化の位置は、前記印字ヘッドの周期的な振動状態悪化の位置であることを特徴とする。

本発明によれば、キャリッジの駆動に伴う振動によって発生するわずかな液滴の飛翔速度の変化、わずかな液滴サイズの変化、わずかなサテライト発生状況の変化、また機構部品のゆがみなどに起因するわずかな着弾位置のずれ、などによって発生する周期的な縦縞などの印字不良を解消し、着弾精度を高めることで、安定して高い印字画質を達成することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図２は、キャリッジ機構の概略図である。 図３は、リニアエンコーダから印字ヘッド駆動波形を生成する一例を示すタイミング図である。 図４は、キャリッジ機構の構成を示す概略図である。 図５（ａ）は、全く振動のない状態での印字結果を示した概略図である。図５（ｂ）は、キャリッジの振動の影響を受けた場合の印字結果の一例を示した概略図である。 図６は、図１に示す印字制御部２６の構成を示すブロック図である。 図７は、駆動波形のパルス幅を補正した一例を示す図である。 図８は、駆動波形のパルス波高値を補正した一例を示す図である。 図９は、振動状態に応じた液滴の特性の一例を示す図である。 図１０は、駆動波形のパルス幅を補正した場合の液滴の特性の一例を示す図である。 図１１は、駆動波形のパルス波高値を補正した場合の液滴の特性の一例を示す図である。 図１２は、キャリッジに変位センサを設置した一例を示す図である。 図１３は、各色印字ヘッド間の着弾誤差をあらかじめ計測するための特殊印字パターンの一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態によるキャリッジ制御装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、印刷装置１はインクジェット方式のプリンタである。印刷装置１は、装置全体の動作を制御する制御部２０を有する。制御部２０は、制御部２０内の処理動作を統括して制御する制御手段のＣＰＵ２１、印字動作を行うプログラム等が予め記憶された記憶手段のＲＯＭ２２、印字動作の実行中に各制御部が作業記憶領域として用いる記憶手段のＲＡＭ２３、電源切断直前の設定値やデータを保存しておく不揮発性メモリで構成する記憶手段のＥＥＰＲＯＭ２４、操作パネル４４において操作された状態を読み取るとともに、操作パネル４４が備える表示部に情報表示を行う操作パネル制御部２５、印刷媒体に対して、印字ヘッド４１によって印字動作を制御する制御手段である印字制御部２６、キャリッジ機構４２の動作を制御する制御手段であるキャリッジ制御部２７、用紙を搬送するために、グリッドローラ等から構成する、用紙搬送機構４３の動作を制御する制御手段である用紙搬送制御部２８、印字する画像を記憶する画像メモリ３０、画像メモリ３０に対して書き込み／読み出し制御をする画像メモリ書き込み／読み出し制御部３１、ホストコンピュータと画像データや制御コマンドの入出力をするインターフェースであるホストＩ／Ｆ部２９を有する。

印字制御部２６とキャリッジ制御部２７は、リニアエンコーダ４５により読み取ったキャリッジの位置に基づいて、印字位置の連携を取りながら印字動作を制御する。

図２は、キャリッジ機構の概略図である。キャリッジ機構４２には印字ヘッド４１の位置を検出する手段が備わっている。印刷装置１において印字ヘッド４１から液滴を吐出する際に、キャリッジ４２０に取り付けられたスケールセンサを内蔵するリニアエンコーダ４５とキャリッジ４２０の走行路に沿って固定されたリニアスケール４２１とを利用し、キャリッジ４２０の往復動作中の現在位置を検知し、制御部２０へ情報を入力する。制御部２０では、印字ヘッド４１の位置を認識し、インクの吐出タイミングを生成することで、用紙上に着弾した液滴の位置精度を高めている。

図３は、リニアエンコーダから印字ヘッド駆動波形を生成する一例を示すタイミング図である。２チャンネル出力の場合のリニアエンコーダ４５のカウントと、印字ヘッド４１の駆動波形の関係を示した一例である。スケールセンサのＡ相、スケールセンサＢ相の各立ち上がり、立下りをトリガとすれば、リニアスケール４２１に刻まれたピッチの４逓倍の周期で、吐出トリガ信号を生成することができる。例えば、１８０ＬＰＩのリニアスケール４２１とリニアエンコーダ４５の組み合わせで、７２０ＤＰＩの信号を生成できる。これをトリガとして、印字ヘッド駆動波形を印加することで、キャリッジ走査方向に７２０ＤＰＩの解像度で吐出動作を行うことができる。図３に示した駆動波形はピエゾアクチュエータを静止位置から両側にたわませることで吐出を行う例で、一般的に引き押し波形などと呼ばれる。インクを引く動作をＯＮパルス４２２で与え、押す動作をＯＦＦパルス４２３で与えるものである。ＯＮパルス４２２とＯＦＦパルス４２３とで吐出動作１回の駆動波形を形成している。これらの駆動波形のパルス幅は、一般的にはヘッドの内部構造と吐出するインクの種類によって一義的に決まることが多い。また、パルスの波高値は環境温度に応じて、可変とすることで、液滴の飛翔速度や液滴のサイズを一定に保つように工夫されている。

図４は、キャリッジ機構の構成を示す概略図である。
キャリッジ機構４２は、レール４２９上においてキャリッジ４２０を往復運動させるためのモータ４２３、モータの駆動回路、モータの駆動力をキャリッジ４２０へ伝達するためのタイミングベルト４２６や駆動プーリ４２４、従動プーリ４２５を有する。キャリッジ４２０は無端ベルトのＳＵＳベルト４２７に固定されている。ＳＵＳベルト４２７は、従動プーリ４２５に接続され、従動プーリ４２５に連動して回動する。キャリッジ４２０には印字ヘッド４１が固定されている。印字ヘッド４１は移動しながら、記録媒体である用紙４２８にインクを吐出する。

ところで、大判インクジェットプリンタのキャリッジ機構４２は、図４の例に示すように、モータ４２３からの回転を、キャリッジ４２０の直線運動に変換するまでに、多くの部材を経ている。具体的には、タイミングプーリ４２４、タイミングベルト４２６、従動プーリ４２５、ＳＵＳベルト４２７等である。また、キャリッジ４２０の往復運動に際しては、キャリッジ４２０に取り付けられた複数のベアリング４３０をレール４２９で支持して行われる。これらの部材は少なからずばね性を有しており、また偏芯やガタもあることから、周期的、あるいは突発的な振動の原因となってしまう。これは、キャリッジ４２０の駆動距離が長い大判インクジェットプリンタほど顕著となる。これらの振動がキャリッジ４２０の走行中の振動として現れた場合、印字ヘッド４１から吐出する液滴の吐出タイミングに周期性を与えてしまうことが考えられる。しかし前述の通り、リニアスケール４２１とリニアエンコーダ４５を利用して、キャリッジ４２０の走行路上の物理的な位置を基準として吐出トリガ信号を生成することから、吐出タイミングの誤差は最小限に抑えることができている。

ここで、図６を参照して、印字ヘッド４１の駆動制御方法を説明する。図６は、図１に示す印字制御部２６の構成を示すブロック図である。制御手段２６０は図１のＣＰＵ２１が大部分を担うが、一部、印字制御部２６に含まれる回路であっても良い。吐出トリガ生成回路２６１は、リニアエンコーダ４５によって生成された図３の吐出トリガ信号を印字ヘッド４１に出力する。吐出データ転送回路２６２は、吐出トリガ信号が生成された時点で用紙上に出力されるべき印字データをあらかじめ印字ヘッド４１に転送しておく。駆動波形生成回路２６３は、印字ヘッド４１の内部構造と吐出するインクの種類によって決まる基準となる駆動波形のパルス形状を制御手段２６０経由でメモリ２６６から読み出し、これに、加速度センサ２６７で検知された印字ヘッド４１の振動状態に応じ、波形補正値発生回路２６５で発生した補正値を適用して印字ヘッド４１に出力する。ここで適用される補正値は図７で示されるように、パルス幅である。補正値を算出するための各種パラメータは、メモリ２６６はＥＥＰＲＯＭ２４内の特定部分あるいはＲＡＭ２３内の特定部分に持たせても良い。

駆動電圧発生回路２６４は、印字ヘッド４１内部の図示しない温度センサの測温値に基づいて決まる基準となる駆動電圧値を制御手段２６０経由でメモリ２６６から読み出し、これに波形補正値発生回路２６５で発生した値を適用して印字ヘッド４１に出力する。ここで適用される補正値は図８で示されるように、パルス波高値である。具体的には、乱数の値に応じて電圧を決めて記憶し、乱数の値に応じて電圧を取得し、駆動電圧を生成する。駆動電圧発生回路２６４は、駆動波形の駆動電圧を生成する手段である。

ここで、形補正値発生回路２６５の動作を説明する。図７は、駆動波形のパルス幅を補正した一例を示す図である。図８は、駆動波形のパルス波高値を補正した一例を示す図である。これらの補正値を適用するに際しては、あらかじめ、振動状態に応じた液滴のドットサイズや飛翔速度を把握しておく必要がある。これは、実験的に求められるものであり、その一例を、図９に示す。図９（ａ）は、振動状態と液滴のドットサイズの関係を示す図である。図９（ｂ）は、振動状態と飛翔速度の関係を示す図である。これらは、加速度センサ２６７で検知される振動状態を横軸に、その振動状態での液滴のドットサイズ、および飛翔速度を縦軸にプロットしたものである。振動状態０の時のドットサイズｄ０と、飛翔速度ｓ０に対し、振動状態が±Ｙまで悪化した場合、ドットサイズが±Δｄ、飛翔速度が±Δｓの範囲で変動することを示している。ここではそれぞれの特性は直線で示したが、これらは非線形な特性を示すことも十分にあり得る。

一方、図７や図８で示すように駆動波形を補正した場合に、液滴がどのような素性を示すのかも、実験的に把握しておく必要がある。これらの一例を、図１０、図１１に示す。図１０（ａ）は、駆動波形のパルス幅とドットサイズの関係を示す図である。図１０（ｂ）は、駆動波形のパルス幅と飛翔速度の関係を示す図である。図１１（ａ）は、駆動波形のパルス波高値とドットサイズの関係を示す図である。図１１（ｂ）は、駆動波形のパルス波高値と飛翔速度の関係を示す図である。これらの横軸は、駆動波形のパルス幅の可変範囲±Ｐ、駆動波形のパルス波高値の可変範囲±Ｖであり、それらは図７、図８で示した補正値の適用にほかならない。そしてこれらの補正値を、基準となる駆動波形に適用したときに、縦軸で示される液滴のドットサイズや飛翔速度がどの程度変化するかが分かる。この特性を把握しておくことで、基準となるパルス幅や波高値に対して、一定の補正値を与えることによって、液滴のドットサイズや飛翔速度を任意に制御することが可能となる。

実際に、印字中に振動状態Ｙが加わり、液滴のドットサイズがｄ０＋Δｄとなってしまった場合の補正方法を考える。基準波形に対し、図１０によれば駆動パルス幅を−Ｐに、もしくは図１１によれば駆動パルス波高値を−Ｖ補正することで、ドットサイズを−Δｄとし、適正なｄ０にすることができる。すなわち、これらのいずれの手段によっても補正を行える。また、駆動パルス幅を−０．５Ｐ、駆動パルス波高値を−０．５Ｖとすることを併用しても同様の効果が得られる。ひとつのパラメータを極端に変動させることは液滴の吐出安定性に対し悪影響を及ぼすことがあるから、このような複合的な補正手段をとることが好ましい。

また、例えば液滴のドットサイズと飛翔速度を補正する補正値は必ずしも一致しないことがある。この場合は、それぞれの補正値の平均値を算出し、駆動波形に対して補正することで、両者に対してバランスのとれた補正を行うことが出来る。

基準駆動波形に対してどの部分を補正するかは、予めメモリ２６６に補正部分情報として記憶している。その補正部分情報を読み出し、それに基づいて補正する部分が決定される。その補正する部分に対して補正値を適用して駆動波形を可変する。補正部分情報は、ユーザーの操作パネル４４の操作またはホストコンピュータからの制御コマンドにより選択ができる。

基本駆動波形に対して少なくとも一部を補正することで、吐出する液滴のドットサイズや飛翔速度を安定することができる。これは、着弾位置の安定にも寄与するため、振動状態の悪化による印字不良部分が目立ちにくくなる。

波形補正値発生回路２６５によって発生する補正値を、駆動波形生成回路２６３や駆動電圧発生回路２６４に適用する際には、その対象となる駆動波形は図３の吐出動作１回の駆動波形を構成するＯＮパルスとＯＦＦパルスに対して個別的に、もしくは複合的に行っても良い。

波形補正値発生回路２６５によって発生する補正値を、駆動波形生成回路２６３や駆動電圧発生回路２６４に適用する際には、その範囲を無闇に大きくすることは得策ではない。これは、基準となる駆動波形からの乖離を大きくすることで、吐出動作そのものを不安定にさせる可能性があるからである。このため、わずかな振動による周期的な縦縞などの印字不良等を目立たなくさせる範囲内に限って、乱数的にばらつく範囲を設定する必要がある。この範囲は、実験的に求めた値をプリンタのファームウエアに記憶しておくことが考えられるが、プリンタの個体差によって振動の程度が変わることがある場合、製造工程などで、個別に適当な範囲に調整し、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶することも考えられる。

また、波形補正値発生回路２６５によって発生する補正値を、駆動波形生成回路２６３や駆動電圧発生回路２６４に適用する際に、都度、数式によって補正値を算出するのではなく、あらかじめ計算しておいた振動に応じた補正値テーブルをメモリ２６６に格納しておき、吐出動作を行う毎に、テーブルから振動状態に応じた補正値を読み出して、駆動波形生成回路２６３や駆動電圧発生回路２６４が駆動波形を印字ヘッド４１に出力する際に適用することも考えられる。この手法では、計算時間の短縮が期待できる。

以上、印字制御部２６に含まれる各機能のそれぞれの動作を個別に説明したが、実際には、吐出トリガ生成回路２６１、吐出データ転送回路２６２、駆動波形生成回路２６３、駆動電圧発生回路２６４等は並行して動作することで、連続して高速印字を行うことが可能となる。

ここでさらに、予めメモリ２６６に、印刷モード別に振動状態悪化位置と振動状態悪化種類を記憶しておく。これは、予め実験した結果の情報または製造工程内の調整工程で特定した情報を、予め機器固有に持つ振動状態に関しての情報を記憶するものである。そのため、メモリ２６６はＥＥＰＲＯＭ２４の特定部分で構成している。そして、この情報に基づいて、駆動波形を可変させ、振動状態悪化による画質不良を目立たなくする。

印刷モードは、高画質と低画質などの画質に応じたモードでも印字スピードに応じたモードがある。これらのモードによっても振動状態悪化部分が固有に発生する。振動状態悪化位置は、リニアスケール４２１とリニアエンコーダ４５によって、キャリッジ４２０の位置に基づき決めることのできる印字ヘッド４１の位置である。振動状態悪化種類は、予定していた着弾ドットと実際の着弾ドットとの差を示す情報である。少なくともずれた方向、ずれた距離とドットサイズの違いの情報のいずれか１つの情報を含む。この差を示す情報をランク分けし、そのランクに応じて波形補正値発生回路２６５によって発生させる補正値の範囲を決める。

具体的には、発生した補正値に対してランクに応じた数で除した値、あるいはこの値の整数部分、を用いるか、予め波形補正値発生回路２６５に対して、ランクに応じた範囲の補正値を発生させるかして求めることができる。そして、この補正値に応じて駆動波形を生成する。不良の度合いが大きいランク、例えば白筋や黒筋の幅が大きいなど、場合ほど発生させる補正値の範囲を大きくし、駆動波形の変形度合いを大きく変化させる。不良度合いが小さい場合は発生させる補正値の範囲を小さくし、駆動波形の変形度合いを小さくし、基準波形に近い範囲で波形を変化させる。

例えば、印字スピードは速くなるほど印字不良の度合いが大きくなるので、早いほど発生させる補正値の範囲を大きくすることが望ましい。
そして、振動状態悪化位置でインクを吐出する場合は、上述ランクに応じて作成された駆動波形を用いて印字ヘッド４１を駆動する。

また、本発明の駆動波形のパルス形状を可変とする機能は、必要に応じて有効、無効にするスイッチを設けても良い。この機能は振動による液滴の素性の変化に対し駆動波形を補正することで適正な素性を得ようとするものであり、厳密に言えば、振動のない状態で基準となる、適正な駆動波形から逸脱した駆動手段をとっていることになる。これは、行き過ぎると、さまざまな吐出不良などのリスクを侵していると言える。例えば複数の印字モードを有するプリンタにおける、高画質モードなどでは、あえてキャリッジの移動速度を遅くして、印字速度と引き換えに高画質を得るものがある。これらに対して本発明を適用することで、わずかな画質の向上と引き換えに、大きな吐出不良のリスクを背負うことになる可能性がある。この場合は、基本となる駆動波形を固定して印字ヘッドに印加した方が好ましい。これは、あらかじめ印字モードに応じて有効、無効の割付をしておくほか、ユーザーがパネル操作等によって、有効、無効を選択できるようにしておいても良い。

印字ヘッドの振動状態を計測するセンサとしては、ジャイロセンサが加速度センサとして一般的だが、半導体製造プロセスによって作られる多軸の加速度センサも小型、安価で有用である。これは、ＭＥＭＳ技術によって半導体デバイス上にダイヤフラムを構成したものである。

また、振動を計測するほか、レーザー変位計などの変位センサを使用することも考えられる。図１２に示すように、キャリッジ４２０に変位センサ４３１を取り付け、印字ヘッド４１のノズル面と用紙の距離を計測する。この場合の構成は、図６の加速度センサ２６７の代わりに変位センサ４３１を用いた構成となる。変位センサ４３１で読み取ったデータを制御手段２６０で解析し制御する。

印字ヘッド４１のノズル面と用紙の距離は、機構部品の加工精度やプリンタ全体のゆがみによってごくわずかに変動を生じている。また、用紙は図示しないプラテンやペーパガイド部に設けられたヒータによって加熱されるから、部分的に浮きが生じて、やはり印字ヘッド４１との距離に変動を生じる。この距離の変動は着弾位置のずれを生じさせる原因となるが、これも駆動印字パルス形状を補正することで低減できるのである。図１２ではキャリッジ４２０に対し１個の変位センサを設けているが、これを、キャリッジ４２０の左右端に設けても良い。この場合、往路、復路、いずれについても印字ヘッド４１の吐出前に、当該印字面の距離を計測することが出来るから、リアルタイムに補正動作を実施することができる。しかし、レーザー変位計などの高精度変位センサは比較的高価であることから、製造工程やプリンタ設置時にだけ変位センサを設置し、印字ヘッド４１とプラテン間の距離を計測しておくことも考えられる。この場合はキャリッジ４２０を可動範囲全域走査させ、あるピッチで印字ヘッド４１とプラテン間の距離を計測し、ＲＯＭ２２もしくはＲＡＭ２３に記憶する。こうして得られた印字ヘッド４１とプラテン間距離のデータ列は印字ヘッド４１を基準にすれば、プラテン平坦度を示すデータとも言える。このデータさえ記憶しておけば、その後の印字に際しては、各部の印字ヘッド４１とプラテン間距離を読み出して理想的な距離との乖離を算出し、それに応じた補正を施した駆動印字パルスを印字ヘッド４１に与えればよい。これによって、機構部品の加工精度を高くしたり、プリンタのゆがみを最小限に抑えるためのコストを抑えながら、高い印字精度を保つことができる。

さらに、各色印字ヘッド間でも、同様の着弾位置のずれを生じさせることがある。これに対しては、図１３に示すような特殊パターンを印字することで、キャリッジ４２０の可動範囲全域のずれ量を把握することができる。図１３（ａ）は一例としてＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色ヘッドを用いた場合の特殊パターンである。副走査方向に４色ヘッドによるラインが一直線に並ぶパターンを、主走査方向にあるピッチで繰り返し印字する。これは、１スキャンで印字完了させることが望ましい。図１３（ｂ）のように４色のラインが完全に一直線上に並べば、各色間の着弾位置ずれは０だが、プラテンやキャリッジを支持するＹレールのゆがみによっては部分的に、図１３（ｃ）のようにずれが生じてしまうことがある。このずれ量をあらかじめ計測しておき、ずれ量のデータ列としてＲＯＭ２２もしくはＲＡＭ２３に記憶させる。この際、操作パネル４４を用いてデータを入力しても良いし、ホストコンピュータからの通信手段によって入力しても良い。また、変位センサ４３１の代わりに色の変化を検出する光センサを配置し、キャリッジ４２０を走査しながらずれ量を検出し、ずれ量を自動的に記憶させてもよい。その後の印字に際しては、やはり各部の印字ヘッド４１とプラテン間距離を読み出して理想的な距離との乖離を算出し、それに応じた補正を施し、さらにずれ量に応じて補正を施した駆動印字パルスを印字ヘッド４１に与える。これによって、高い印字精度を保つことができる。

印字ヘッドから記録媒体までの距離の変位が悪化すなわち理想距離に対して大きく変位することによって記録媒体上に形成されるドットが所望の位置および大きさに形成できずに印字不良をおこす。この距離の変位の悪化は、キャリッジ駆動時の周期的な振動、機構部品のゆがみ、およびプラテン加熱による記録媒体の変形などが原因となる。印字ヘッドから記録媒体までの距離の変位が悪化する位置において液滴の吐出駆動波形を補正することで記録媒体上に形成されるドットを所望の位置及び大きさにすることができる。

振動状態に応じて補正値を駆動波形に適用する際には、考えられる振動の周期に応じて、複数回、振動の計測値を平均化処理、メジアンフィルタ処理することが望ましい。電気的なホワイトノイズや突発的なインパルスノイズを除去するためである。

以上説明したように、キャリッジの駆動に伴う振動によって発生するわずかな液滴の飛翔速度の変化、わずかな液滴サイズの変化、わずかなサテライト発生状況の変化、機構部品のゆがみなどに起因するわずかなヘッド位置のずれ等、によって発生する周期的な縦縞などの印字不良に対し、加速度センサ、変位センサなどの検知手段によって得た振動状態や位置ずれ状態に応じ、駆動波形のパルス形状を補正して印字ヘッドに印加することで、液滴の素性を安定させることができ、周期的な縦縞などの印字不良等を目立たなくし、着弾精度を高めることができる。これにより、安定して高い印字画質を達成することを期待できる。

本発明はインクジェットプリンタに利用できる。

１・・・印刷装置、２０・・・制御部、２１・・・ＣＰＵ、２２・・・ＲＯＭ、２３・・・ＲＡＭ、２４・・・ＥＥＰＲＯＭ、２５・・・操作パネル制御部、２６・・・印字制御部、２７・・・キャリッジ制御部、２８・・・用紙搬送制御部、２９・・・ホストＩ／Ｆ部、３０・・・画像メモリ、３１・・・画像メモリ書き込み／読み出し制御部、４１・・・印字ヘッド、４２・・・キャリッジ機構、４３・・・用紙搬送機構、４４・・・操作パネル、４５・・・リニアエンコーダ

Claims (5)

1. 印字ヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置において、
   前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位を検出する変位検出手段と、
   前記印字ヘッドの駆動波形の基準波形と前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位悪化の位置とを記憶する記憶手段と、
   前記印字ヘッドの位置を検出する位置検出手段と、
   前記印字ヘッドの前記距離の変位に関わらず一定の特性の液滴を吐出させることができる補正値を発生させる波形補正値発生手段と、
   前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でない場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、前記基準波形に基づいて前記駆動波形を生成し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置である場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、前記基準波形と前記補正値に基づいて前記駆動波形を生成する駆動波形生成手段と、
   を有し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でない場合は、前記駆動波形生成手段により生成された一定の前記駆動波形により前記印字ヘッドを駆動し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置である場合は、前記駆動波形生成手段により生成された補正後の前記駆動波形により前記印字ヘッドを駆動し、
   前記変位検出手段は、前記印字ヘッドの振動状態を検知する振動検知手段であり、
   前記印字ヘッドから前記記録媒体までの前記距離の変位悪化の位置は前記印字ヘッドの振動状態悪化の位置であることを特徴とする記録装置。
2. 請求項１に記載の記録装置において、更に乱数を発生する乱数発生手段を有し、
   前記基準波形は前記補正値に基づいて補正する補正部分と、補正しない非補正部分とを有し、
   前記駆動波形生成手段は、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記振動状態悪化の位置でない場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、前記補正部分を予め決められた初期値に基づいて補正し、補正した前記補正部分と前記非補正部分とを合成することで前記駆動波形を生成し、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記振動状態悪化の位置である場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、前記補正部分を前記乱数に基づいて補正し、補正した前記補正部分と前記非補正部分とを合成することで前記駆動波形を生成することを特徴とする記録装置。
3. 前記記録装置は、前記印字ヘッドの移動速度に応じて複数の印刷モードを有し、
   前記波形補正値発生手段は、前記印字ヘッドの移動速度が速い前記印刷モードほど、発生させる前記補正値の範囲を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記振動状態悪化は複数の種類に分けられ、前記振動状態悪化の位置とともに該位置での前記種類をさらに記憶し、
   前記波形補正値発生手段は前記振動状態悪化の位置における前記種類に応じて前記補正値の範囲を制限し、
   前記駆動波形生成手段は、前記振動状態悪化の位置では、前記種類に応じて範囲が制限された前記補正値に基づき前記駆動波形が制限されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 印字ヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置の記録方法において、
   前記印字ヘッドの駆動波形の基準波形と前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位悪化の位置とを記憶手段に記憶する工程と、
   前記印字ヘッドの位置を位置検出手段により検出する工程と、
   補正値発生手段により補正値を発生する工程と、
   を有する記録装置の記録方法であって、
   前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でないか前記距離の変位悪化の位置であるかを判断する工程と、
   前記判断する工程によって、前記距離の変位悪化の位置でないと判断された場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、読み出した前記基準波形に基づいて前記駆動波形を生成する第１駆動波形生成工程と、
   前記判断する工程によって、前記距離の変位悪化の位置であると判断された場合は、前記記憶手段から前記基準波形を読み出し、読み出した前記基準波形と前記補正値に基づいて前記駆動波形を生成する第２駆動波形生成工程と、
   前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置でない場合は、前記第１駆動波形生成工程により生成された一定の前記駆動波形を用い、前記位置検出手段により検出した位置が前記記憶手段に記憶されている前記距離の変位悪化の位置である場合は、前記第２駆動波形生成工程により生成された補正後の前記駆動波形を用い、前記印字ヘッドを駆動する工程と、
   を有し、
   前記印字ヘッドから前記記録媒体までの距離の変位悪化の位置は、前記印字ヘッドの周期的な振動状態悪化の位置であることを特徴とする記録方法。